電源工程師在設(shè)計(jì)開關(guān)電源過程中。輸入端存在兩種EMI噪聲：共模噪聲和差模噪聲。電磁干擾信號(hào)示意圖如圖所示。把在交流輸入引線與地之間存在的EMI噪聲稱為共模噪聲，它可看作在交流輸入線上傳輸?shù)碾娢幌嗟取⑾辔幌嗤母蓴_信號(hào)，即圖4-1中的電壓U1和U2。而把交流輸入引線之間存在的EMI噪聲稱為差模噪聲，它可看作在交流輸入線傳輸?shù)南辔徊?80°的干擾信號(hào)，即圖4-1中的電壓U3。

共模噪聲是從交流輸入線流入大地的干擾電流，差模噪聲是在交流輸入線之間流動(dòng)的干擾電流。對(duì)任何開關(guān)電源輸入線上的傳導(dǎo)EMI噪聲，都可以用共模和差模噪聲來表示，并且可把這兩種EMI噪聲看作獨(dú)立的EMI源分別抑制。

220V/50Hz交流電網(wǎng)或115V/400Hz交流發(fā)電機(jī)都存在各式各樣的開關(guān)電源噪聲，開關(guān)電源線是EMI傳入設(shè)備和傳出設(shè)備的主要途徑。在AC開關(guān)電源線上疊加了各種各樣的噪聲，按照電壓和上升時(shí)間可分為三類，如圖所示。



（1）高頻噪聲

高頻噪聲主要是計(jì)算機(jī)和開關(guān)電源等開關(guān)頻率的諧波成分，一般所說的EMI噪聲即為此噪聲，一般的噪聲濾波器都可用于高頻噪聲。高頻噪聲的電壓水平較低，在數(shù)毫伏到數(shù)十毫伏之間。

（2）脈沖噪聲

脈沖噪聲主要是繼電器和電動(dòng)機(jī)等工作時(shí)產(chǎn)生的噪聲，脈沖噪聲的電壓較高，峰值電壓有時(shí)可以達(dá)到數(shù)千伏。與高頻噪聲相比能量較大，由于脈沖噪聲可能引起濾波器的磁芯飽和，一般采用非晶磁芯等飽和磁通密度較高的磁性材料。

（3）浪涌噪聲

浪涌噪聲主要是雷電等在開關(guān)電源線產(chǎn)生的噪聲，由于浪涌噪聲電壓高、電流大，其能量也非常大，有時(shí)峰值電壓可以達(dá)到數(shù)十千伏。由于浪涌噪聲能量水平非常高，因此需采用避雷器和壓敏電阻等浪涌對(duì)策元器件。

通過開關(guān)電源線，電網(wǎng)上的干擾可以傳入開關(guān)電源，干擾開關(guān)電源的正常工作。同樣，開關(guān)電源的干擾也可以通過開關(guān)電源線傳到電網(wǎng)上，對(duì)電網(wǎng)上的其他用電設(shè)備造成干擾。為了防止這兩種情況的發(fā)生，必須在開關(guān)電源入口處安裝一個(gè)低通濾波器，這個(gè)濾波器只容許設(shè)備的工作頻率（50Hz、60Hz、400Hz）通過，而對(duì)較高頻率的干擾有很大的損耗，由于這個(gè)濾波器專門用于開關(guān)電源上，所以稱為開關(guān)電源輸入濾波器。

開關(guān)電源濾波器對(duì)差模干擾和共模干擾都有抑制作用，但由于電路結(jié)構(gòu)不同，對(duì)差模干擾和共模干擾的抑制效果不一樣，所以在濾波器的技術(shù)指標(biāo)中有差模插入損耗和共模插入損耗之分。除了特別說明允許不接地的濾波器外，所有開關(guān)電源濾波器都必須接地，因?yàn)闉V波器中的共模旁路電容只有在接地時(shí)才起作用。

開關(guān)電源本身也是一種EMI源，開關(guān)電源在功率變換時(shí)處于開關(guān)狀態(tài)，本身就是很強(qiáng)的EMI噪聲源，其產(chǎn)生的EMI噪聲既有很寬的頻率范圍，又有很高的強(qiáng)度。這些EMI噪聲也同樣通過輻射和傳導(dǎo)的方式污染電磁環(huán)境，從而影響其他電子設(shè)備的正常工作。

對(duì)于開關(guān)電源來說，其內(nèi)部除了功率變換電路以外，還有驅(qū)動(dòng)電路、控制電路、保護(hù)電路、輸入／輸出電平檢測電路等，這些電路主要是由通用或?qū)Ｓ眉呻娐窐?gòu)成的。當(dāng)EMI噪聲影響到模擬電路時(shí)，會(huì)使信號(hào)傳輸?shù)男旁氡茸儔?，?yán)重時(shí)會(huì)使要傳輸?shù)男盘?hào)被EMI噪聲所淹沒，而使開關(guān)電源無法正常工作。當(dāng)EMI噪聲影響到數(shù)字電路時(shí)，會(huì)引起邏輯關(guān)系出錯(cuò)，導(dǎo)致錯(cuò)誤的結(jié)果。當(dāng)電子設(shè)備開關(guān)電源受EMI干擾而發(fā)生誤動(dòng)作時(shí)，會(huì)使開關(guān)電源停止工作，導(dǎo)致電子設(shè)備無法正常工作。采用開關(guān)電源噪聲濾波器可有效地防止開關(guān)電源因外來電磁噪聲干擾而產(chǎn)生誤動(dòng)作。

從開關(guān)電源輸入端導(dǎo)入的EMI噪聲，其一部分可出現(xiàn)在開關(guān)電源的輸出端，它在開關(guān)電源的負(fù)載電路中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電壓，成為電路產(chǎn)生誤動(dòng)作或干擾電路中傳輸信號(hào)的原因。這些問題同樣也可用噪聲濾波器來加以防止。開關(guān)電源濾波器的作用有：

①防止外來電磁噪聲干擾開關(guān)電源設(shè)備本身控制電路的工作。

②防止外來電磁噪聲干擾開關(guān)電源負(fù)載的工作。

③抑制開關(guān)電源設(shè)備本身產(chǎn)生的EMI。

④抑制由其他設(shè)備產(chǎn)生而經(jīng)過開關(guān)電源傳播的EMI。

開關(guān)電源濾波器按形狀可分為一體化式和分立式。一體化式是將電感線圈、電容器等封裝在金屬或塑料外殼中；分立式是在印制板上安裝電感線圈、電容器等，構(gòu)成抑制噪聲濾波器。應(yīng)用中選擇哪種形式的開關(guān)電源濾波器要根據(jù)成本、特性、安裝空間等來確定。一體化式成本高，特性較好，安裝靈活；分立式成本較低，但*不好，可自由分配在印制板上。

2.開關(guān)電源EMI濾波器的結(jié)構(gòu)及工作原理

開關(guān)電源濾波器是一個(gè)低通元器件，根據(jù)不同國標(biāo)，它具有不同的抑制頻率。開關(guān)電源濾波器通常單個(gè)使用；若需要有更高性能指標(biāo)，也可級(jí)聯(lián)使用，級(jí)聯(lián)使用可加大干擾信號(hào)的衰減幅度，拓展抑制干擾信號(hào)的頻率范圍。兩個(gè)濾波器級(jí)聯(lián)常制作在一個(gè)殼體中，是一種非常實(shí)用的形式：它既能提高性能又縮小體積，降低成本。更多濾波器級(jí)聯(lián)由于性能改善增大不多，且容易影響電路穩(wěn)定性，很少使用。濾波器通?？煞譃閱蜗嘟涣?、三相交流、直流濾波器。交流濾波器一般用于開關(guān)電源入口處，而直流濾波器用于開關(guān)電源出口處（DC輸入／輸出）。

開關(guān)電源濾波器是由電感和電容組成的低通濾波電路，它允許有用信號(hào)的電流通過，對(duì)頻率較高的干擾信號(hào)則有較大的衰減。由于干擾信號(hào)有差模和共模兩種，因此濾波器要對(duì)這兩種干擾都具有衰減作用。開關(guān)電源濾波器的工作原理是在射頻電磁波的傳輸路徑上形成很大的特性阻抗不連續(xù)，將射頻電磁波中的大部分能量反射回源處。

濾波是抑制干擾的一種有效措施，尤其是對(duì)開關(guān)電源EMI信號(hào)的傳導(dǎo)干擾和輻射干擾。任何開關(guān)電源線上的傳導(dǎo)干擾信號(hào)均可用差模和共模信號(hào)來表示。在一般情況下，差模干擾幅度小、頻率低，所造成的干擾較小；共模干擾幅度大、頻率高，還可以通過導(dǎo)線產(chǎn)生輻射，所造成的干擾較大。因此，欲削弱傳導(dǎo)干擾，把EMI信號(hào)控制在有關(guān)EMC標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的極限電平以下，最有效的方法就是在開關(guān)電源輸入和輸出電路中加裝EMI濾波器。開關(guān)電源的工作頻率為10～100kHz。EMC很多標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的傳導(dǎo)干擾電平的極限值都是從10kHz算起的。對(duì)開關(guān)電源產(chǎn)生的高頻段EMI信號(hào)，只要選擇適當(dāng)?shù)娜ヱ铍娐坊蚓W(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)較為簡單的EMI濾波器，就可得到滿意的效果。

開關(guān)電源輸入端采用的EMI濾波器是一種雙向?yàn)V波器，是由電容和電感構(gòu)成的低通濾波器，既能抑制從交流開關(guān)電源線上引入的外部電磁干擾，還可以避免設(shè)備本身向外部發(fā)出噪聲干擾。EMI濾波器的電路結(jié)構(gòu)包括共模扼流圈（共模電感）L、差模電容Cx和共模電容Cy。

共模扼流圈是在一個(gè)磁環(huán)（閉磁路）的上下兩個(gè)半環(huán)上，分別繞制匝數(shù)相同但繞向相反的線圈。兩個(gè)線圈的磁通方向一致，共模干擾出現(xiàn)時(shí)，總電感迅速增大產(chǎn)生很大的感抗，從而可以抑制共模干擾，而對(duì)差模干擾不起作用。為了更好地抑制共模噪聲，共模扼流圈應(yīng)選用磁導(dǎo)率高，高頻性能好的磁芯。共模扼流圈的電感值與額定電流有關(guān)。

了解更多開關(guān)電源信息，歡迎登錄：www.zhenglianp.com查看